Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 2 - TS. Lý Hùng Anh

Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 2 Tĩnh học lưu chất cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu; Áp suất thủy tĩnh; Phương trình vi phân cơ bản tĩnh học lưu chất; Tĩnh học tuyệt đối. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 2 - TS. Lý Hùng Anh Chương 2: Tĩnh học lưu chất Fluid Statics1. Giới thiệu2. Áp suất thủy tĩnh3. Phương trình vi phân cơ bản tĩnh học lưu chất4. Tĩnh học tuyệt đối 4.1 Phương trình thủy tĩnh 4.2 Phương trình khí tĩnh 4.3 Ứng dụng phương trình thủy tĩnh a. Áp kế b. Ứng dụng định luật Pascal c. Biểu đồ phân bố áp suất 4.4 Áp lực thủy tĩnh a. Áp lực thủy tĩnh trên bề mặt phẳng b. Áp lực thủy tĩnh trên bề mặt cong c. Lực đẩy Archimède 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong chất lỏng5. Tĩnh học tương đối 5.1 Chất lỏng trong bình chuyển động thẳng với gia tốc không đổi 5.2 Chất lỏng trong bình quay đều quanh trục thẳng đứng 1. Giới thiệuTĩnh học lưu chất nghiên cứu các vấn đề lưu chất ở trạng tháicân bằng, không có chuyển động tương đối giữa các phần tử lưuchất  không có ứng suất tiếp ma sát do tính nhớt của lưu chất Do không hiện hữu ứng suất tiếp (ứng suất ma sát), lực tươngtác giữa lưu chất và thành rắn hoặc bên trong lưu chất sẽ thẳnggóc với mặt phân cách Nguyên lý tĩnh học lưu chất vẫn đúng trong trường hợp lưu chấtchuyển động đối với hệ trục này nhưng tĩnh đối với hệ trục kháctĩnh học tương đối, ví dụ như nước đựng trong xe chuyển động Nguyên tắc: xem xét một phần tử lưu chất chịu tác dụng của cáclực từ môi truờng xung quanh và từ thành rắn. Theo định luật INewton, tổng các lực tác dụng theo mọi hướng đều bằng không vàtổng moment của các lực đối với một điểm cũng bằng không 2. Áp lực thủy tĩnh2.1 Định nghĩa: ở trạng thái tĩnh lưu chất tác dụng lực thẳng góc lên biên rắn hoặc lên trên một mặt phẳng tưởng tượng vẽ qua lưu chất. Áp suất thủy tĩnh là lực pháp tuyến tác dụng lên một đơn vị diên tích∆P: lực pháp tuyến - lực áp suất∆A: vi phân diện tích 2. Áp lực thủy tĩnh2.2 Tính chất : 3 tính chất cơ bản Áp suất thủy tĩnh thẳng góc với diện tích chịu lực và hướng vào bên trong diện tích đó Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ không phụ thuộc hướng đặt của diện tích chịu lực tại điểm này 2. Áp lực thủy tĩnh Xét một vi phân hình lăng trụ tam giác đặt trong lưu chất, có chiều cao là 1 đơn vị. Cân bằng lực trên phương ngang và phương đứngBỏ qua trọng lương của hình trụ và từ tính chất hình học trị số áp suất tạimột điểm không phụthuộc hướng của mặtphẳng chịu lực 2. Áp lực thủy tĩnh2.2 Tính chất Áp lực thủy tĩnh tác dụng lên lưu chất trong một bình kín được truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng: định luật Pascal Nguyên lý của máy thủy lực: chỉ cần tác dụng một lực nhỏ, nhờ môi trường lưu chất tạo ra lực lớn 2. Áp lực thủy tĩnhĐơn vị áp suất trong hệ thống đơn vị tiêu chuẩn SI là Pascal.1 Pascal=1N/m22. Áp lực thủy tĩnh2.3 Áp suất tuyệt đối – Áp suất dư – Áp suất chân không Có hai cách để chọn quy chiếu cho áp suất: áp suất khí quyển và áp suất chân không. Áp suất ta xét là áp suất tuyệt đối lấy chuẩn là chân không. Áp suất tuyệt đối bằng không ở điều kiện chân không tuyệt đối Áp suất dư = Áp suất tuyệt đối – áp suất khí quyển  Áp suất dư là khái niệm rất thông dụng trong kỹ thuật vì hầu hết các dụng cụ đo áp suất công nghiệp được chia độ theo áp suất dư i.e đo chênh lệch áp suấp so với áp suất khí quyển vạch 0 tương ứng với áp suất khí trời (differential pressure)2.3 Áp suất tuyệt đối và áp suất dư • Áp suất tuyệt đối luôn có trị số dương • Áp suất dư có giá trị âm hoặc dương • Pgauge 2.4 Đơn vị áp suấtÁp suất có đơn vị là Pascal – 1Pa= 1N/m2 trong hệ thống đơn vịchuẩn SI Đơn vị là bars hay mét cột nước (mH2O) hay atm (atmosphere)3. Phương trình vi phân cơ bản tĩnh học lưu chất3. Phương trình cơ bản tĩnh học lưu chất Lực tác động trên một vi phân phần tử lưu chất hình trụ bao gồm lực áp suất và lực trọng trường. Cân bằng lực trên phương thẳng đứng Lưu chất không nén được ρ≈ const p   g z  co n st p Phương trình tĩnh học cơ  z  const bản của lưu chất không  nén được 3. Phương trình cơ bản tĩnh học lưu chất p   g z  co n st Xác định hằng số c Z=zo p=p0 const=p0+ρgzo. Thay vào pt cơ bảnMặt chuẩn  Áp suất thủy tĩnh tỉ lệ thuận với độ sâu Mặt đẳng áp là một mặt trên đó áp suất bằng nhau  từ pt thủy tĩnh ta suy ra mặt đẳng áp là mặt nằm ngang z=cont  Nếu có nhiều lưu chất khác nhau, khối lượng riêng khác nhau và không trôn lẫn vào nhau thì mặt phân chia là các mặt đẳng áp nằm ngang 4. Ứng dụng phương trình thủ ...